Theorem climleltrp 46959

Description: The limit of complex number sequence 𝐹 is eventually approximated. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
climleltrp.k	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
climleltrp.f	⊢ Ⅎ𝑘𝐹
climleltrp.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climleltrp.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
climleltrp.r	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
climleltrp.a	⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
climleltrp.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
climleltrp.l	⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐶)
climleltrp.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ+)

Assertion

Ref	Expression
climleltrp	⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘   𝑗,𝐹   𝑗,𝑁,𝑘   𝑗,𝑋,𝑘   𝑗,𝑍   𝜑,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐶(𝑗, 𝑘)   𝐹(𝑘)   𝑀(𝑗, 𝑘)   𝑍(𝑘)

Proof of Theorem climleltrp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climleltrp.n	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
2		climleltrp.z	. . . . 5 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3	1, 2	eleqtrdi 2874	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
4		uzss 13028	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
5	3, 4	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
6	5, 2	sseqtrrdi 3954	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ 𝑍)
7		climleltrp.k	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
8		climleltrp.f	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
9		uzssz 13026	. . . . 5 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℤ
10	9, 3	sselid 3911	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
11		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (ℤ≥‘𝑁) = (ℤ≥‘𝑁)
12		climleltrp.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
13		eqidd 2764	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
14		climleltrp.x	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ+)
15	7, 8, 10, 11, 12, 13, 14	clim2d 46956	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
16		nfv 1949	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)
17	7, 16	nfan 1934	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
18		simplll 787	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝜑)
19		uzss 13028	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (ℤ≥‘𝑗) ⊆ (ℤ≥‘𝑁))
20	19	ad2antlr 740	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (ℤ≥‘𝑗) ⊆ (ℤ≥‘𝑁))
21		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))
22	20, 21	sseldd 3914	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
23	22	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
24		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
25		climleltrp.r	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
26	13, 25	eqeltrd 2864	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
27	26	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
28		climcl 15710	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐹 ⇝ 𝐴 → 𝐴 ∈ ℂ)
29	12, 28	syl 18	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
30	29	adantr 486	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
31	26	recnd 11376	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
32	30, 31	pncan3d 11711	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) = (𝐹‘𝑘))
33	32	eqcomd 2769	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) = (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
34	33	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) = (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
35	34, 27	eqeltrrd 2865	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
36		climleltrp.c	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
37	36	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐶 ∈ ℝ)
38	7, 8, 11, 10, 12, 25	climreclf 46947	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
39	38	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
40	27, 39	resubcld 11783	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ∈ ℝ)
41	37, 40	readdcld 11377	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
42	14	rpred 13204	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
43	42	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝑋 ∈ ℝ)
44	37, 43	readdcld 11377	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + 𝑋) ∈ ℝ)
45		climleltrp.l	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐶)
46	45	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ≤ 𝐶)
47	39, 37, 40, 46	leadd1dd 11970	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ≤ (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
48	31	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
49	30	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ∈ ℂ)
50	48, 49	subcld 11708	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ∈ ℂ)
51	50	abscld 15650	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
52	40	leabsd 15626	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
53		simpr 490	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
54	40, 51, 43, 52, 53	lelttrd 11507	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) < 𝑋)
55	40, 43, 37, 54	ltadd2dd 11508	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < (𝐶 + 𝑋))
56	35, 41, 44, 47, 55	lelttrd 11507	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < (𝐶 + 𝑋))
57	34, 56	eqbrtrd 5133	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))
58	27, 57	jca 521	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
59	18, 23, 24, 58	syl21anc 851	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
60	59	adantrl 729	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
61	60	ex 418	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
62	17, 61	ralimdaa 3267	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
63	62	reximdva 3179	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
64	15, 63	mpd 16	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
65		ssrexv 3983	. 2 ⊢ ((ℤ≥‘𝑁) ⊆ 𝑍 → (∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
66	6, 64, 65	sylc 66	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2147  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5108  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  ℂcc 11237  ℝcr 11238   + caddc 11242   < clt 11382   ≤ cle 11383   − cmin 11580  ℤcz 12733  ℤ_≥cuz 13005  ℝ⁺crp 13160  abscabs 15444   ⇝ cli 15695

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-pm 8888  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-sup 9471  df-inf 9472  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-rp 13161  df-fl 13972  df-seq 14185  df-exp 14245  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-clim 15699  df-rlim 15700

This theorem is used by:  smflimlem2  48055